Nanosystèmes pour des mesures électroanalytiques avancées

Abstract

In this thesis, arrays of nano- and microelectrodes are developed to obtain electrochemical and optoelectrochemical sensors, by using the template synthesis as a microfabrication technique. In the first part, ensembles of nanoelectrodes (NEEs), obtained using a track-etched polycarbonate membrane as template, are functionalised in order to obtain electrochemical immunosensors. A biorecognition chain, antigen-antibody, is immobilized on the wide polycarbonate membrane letting uncovered the gold nanodisk electrodes. A label redox enzyme, linked to the biorecognition chain, is recognized and quantified electrochemically. Two different detection schemes are developed and low protein detection limits are achieved. In the second part, a macroporous micrometer sized opto-electrochemical sensor is developed on the distal face of an imaging fiber (coherent optical fiber bundle). A microwell array is obtained by controlled chemical etching, by exploiting the different chemical composition between cores and clads. Colloidal templates are created inside the microcavities, using polystirene beads of 280 nm. Gold is deposited inside the cavities, filling the void in the colloidal template, exploiting electroless and electrochemical deposition techniques. The gold macroporous structure inside the wells is successfully tested as SERS substrate.

Dans cette thèse, des réseaux de nano- et micro-capteurs électrochimiques et opto-électrochimiques sont fabriqués en utilisant la technique de microfabrication « template synthesis ». Dans une première partie, des ensembles de nanoélectrodes (NEEs) sont utilisés comme plate-forme pour obtenir un biocapteur. Les NEEs sont préparés par déposition d’or dans une membrane poreuse en polycarbonate. L’originalité de notre approche a été de modifier la membrane de polycarbonate entourant les NEEs et non les NEEs elles-mêmes. La peroxydase de raifort (HRP) qui est fixée sur un anticorps secondaire a servi comme marqueur. Cette enzyme catalyse la réduction de H2O2 qui est ajouté en solution. En utilisant un système de détection dérivé de l'approche ELISA (Enzyme- Linked Immuno-Sorbants Assay), le récepteur de la protéine HER2 a été pris comme analyte cible. Il s’agit d’une protéine très importante puisqu’elle permet de dépister le cancer du sein. Dans une seconde partie, un réseau ordonné de sondes opto-électrochimiques est développé sur la face distale d’un faisceau de fibres optiques qui a été attaquée sélectivement par voie humide. Une structure macroporeuse est fabriquée en utilisant un cristal colloïdal comme « template ». L’or est ensuite déposé dans les interstices avant de dissoudre les nanoparticules de latex formant le cristal colloïdal. Ce réseau de microcavités macroporeuses a été testé avec succès comme substrat pour des mesures de Raman exalté de surface (SERS).